CN108427295B - 一种基于云存储的智慧家居系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于云存储的智慧家居系统，包括家居智能控制终端以及通过无线方式与所述家居智能控制终端进行数据通信的移动控制终端、安防监控模块、可视门禁模块，所述家居智能控制终端还接入云存储平台，将家居信息存储在所述云存储平台；所述移动控制终端用于获取并显示家居信息并能够控制各个功能模块的工作；所述安防监控模块用于监控家居安防状况并将安防信息发送到所述家居智能控制终端；所述可视门禁模块用于与所述移动控制终端建立视频连接并根据控制指令执行遥控开锁。

Description

一种基于云存储的智慧家居系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于云存储的智慧家居系统。
背景技术
智慧家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智慧家居系统的居住环境，利用先进的计算机技术、网络通信技术和物联网技术将与家居生活有关的各种子系统，将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
智慧家居的目标是：将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置通过物联网技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，同时保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调一致。
与普通家居相比，智慧家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于云存储的智慧家居系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种基于云存储的智慧家居系统，包括家居智能控制终端以及通过无线方式与所述家居智能控制终端进行数据通信的移动控制终端、安防监控模块、可视门禁模块，所述家居智能控制终端还接入云存储平台，将家居信息存储在所述云存储平台；所述移动控制终端用于获取并显示家居信息并能够控制各个功能模块的工作；所述安防监控模块用于监控家居安防状况并将安防信息发送到所述家居智能控制终端；所述可视门禁模块用于与所述移动控制终端建立视频连接并根据控制指令执行遥控开锁；所述云存储平台包括家居信息预处理模块、服务控制机群、Hadoop架构模块、存储节点机群和多个家居信息存储节点，其中服务控制机群与家居信息预处理模块、Hadoop架构模块、存储节点机群均连接，Hadoop架构模块与家居信息预处理模块、存储节点机群均连接，存储节点机群连接多个家居信息存储节点。
进一步地，系统还包括与所述家居智能控制终端进行数据通信的智能窗帘模块、智能照明模块、智能家电模块、睡眠监控模块、空气净化模块和语音机器人，所述智能窗帘模块用于根据控制指令执行窗帘智能控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端；所述智能照明模块用于根据控制指令执行智能照明控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端；所述智能家电模块用于根据控制指令执行家电智能控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端；所述睡眠监控模块用于监控人体睡眠生理信息并将该信息发送给所述家居智能控制终端；所述空气净化模块用于检测家居环境参数并发送给所述家居智能控制终端以及根据控制指令开启空气净化操作；所述语音机器人用于智能识别用户语音指令，各个功能模块根据语音指令执行相应操作。
优选地，所述可视门禁模块包括安装在门锁上的摄像头，所述摄像头用于获取访客的图像信息并上传至云存储平台。
优选地，所述空气净化模块包括物联网模块、微处理器、空气净化装置、温湿度传感器、灰尘传感器、气体传感器和显示模块，其中，所述温湿度传感器用于检测家居环境温湿度信息；所述灰尘传感器用于检测家居环境PM2.5信息；所述气体传感器用于检测家居环境有毒气体信息；所述微处理器用于将家居环境信息通过物联网模块上传至云存储平台以及接收控制指令控制所述空气净化装置的工作；所述显示模块用于显示信息。
本发明的有益效果为：通过全方位的家居信息监测和智能控制，提供给用户能够随时随地又随心所欲地调节家居环境的使用体验，并且利用云存储技术，实现了家居信息的高效存储。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一个示例性实施例的智慧家居系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的云存储平台的结构示意框图。
附图标记：
家居智能控制终端1、移动控制终端2、安防监控模块3、可视门禁模块4、云存储平台5、智能窗帘模块6、智能照明模块7、智能家电模块8、睡眠监控模块9、空气净化模块10、语音机器人11、家居信息预处理模块10、服务控制机群20、Hadoop架构模块30、存储节点机群40、家居信息存储节点50。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种基于云存储的智慧家居系统，包括家居智能控制终端1以及通过无线方式与所述家居智能控制终端1进行数据通信的移动控制终端2、安防监控模块3、可视门禁模块4，所述家居智能控制终端1还接入云存储平台5，将家居信息存储在所述云存储平台5；所述移动控制终端2用于获取并显示家居信息并能够控制各个功能模块的工作；所述安防监控模块3用于监控家居安防状况并将安防信息发送到所述家居智能控制终端1；所述可视门禁模块4用于与所述移动控制终端2建立视频连接并根据控制指令执行遥控开锁；所述云存储平台5包括家居信息预处理模块10、服务控制机群20、Hadoop架构模块30、存储节点机群40和多个家居信息存储节点50，其中服务控制机群20与家居信息预处理模块10、Hadoop架构模块30、存储节点机群40均连接，Hadoop架构模块30与家居信息预处理模块10、存储节点机群40均连接，存储节点机群40连接多个家居信息存储节点50。
进一步地，系统还包括与所述家居智能控制终端1进行数据通信的智能窗帘模块6、智能照明模块7、智能家电模块8、睡眠监控模块9、空气净化模块10和语音机器人11，所述智能窗帘模块6用于根据控制指令执行窗帘智能控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端1；所述智能照明模块7用于根据控制指令执行智能照明控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端1；所述智能家电模块8用于根据控制指令执行家电智能控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端1；所述睡眠监控模块9用于监控人体睡眠生理信息并将该信息发送给所述家居智能控制终端1；所述空气净化模块10用于检测家居环境参数并发送给所述家居智能控制终端1以及根据控制指令开启空气净化操作；所述语音机器人11用于智能识别用户语音指令，各个功能模块根据语音指令执行相应操作。
优选地，所述可视门禁模块4包括安装在门锁上的摄像头，所述摄像头用于获取访客的图像信息并上传至云存储平台5。
优选地，所述空气净化模块10包括物联网模块、微处理器、空气净化装置、温湿度传感器、灰尘传感器、气体传感器和显示模块，其中，所述温湿度传感器用于检测家居环境温湿度信息；所述灰尘传感器用于检测家居环境PM2.5信息；所述气体传感器用于检测家居环境有毒气体信息；所述微处理器用于将家居环境信息通过物联网模块上传至云存储平台5以及接收控制指令控制所述空气净化装置的工作；所述显示模块用于显示信息。
本发明上述实施例通过全方位的家居信息监测和智能控制，提供给用户能够随时随地又随心所欲地调节家居环境的使用体验，并且利用云存储技术，实现了家居信息的高效存储。
在一个实施例中，所述云存储平台5采用分布式存储方式对家居信息进行存储，具体包括：
(1)家居信息预处理模块10接收家居智能控制终端1发送的家居信息，将设定数量的家居信息作为一个家居信息集，对家居信息集中的家居信息进行过滤处理后获取家居信息集的家居信息相关信息，将家居信息集发送至Hadoop架构模块30，并将家居信息相关信息发送给服务控制机群20，所述的家居信息相关信息包括家居信息集集中各家居信息的属性信息；
(2)服务控制机群20收到所述家居信息相关信息后，将所述家居信息相关信息传送给Hadoop架构模块30；
(3)Hadoop架构模块30接收到所述家居信息相关信息后，将家居信息集分成多个大小相同的家居信息块后，将该多个家居信息块发送至存储节点机群40；
(4)存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配到各家居信息存储节点50进行存储，存储完成后，存储节点机群40将家居信息块的属性和存放位置信息发送给服务控制机群20，进而由服务控制机群20发送给用户。
本实施例基于Hadoop架构设定了云存储平台5的基础架构以及云存储平台5的家居信息存储机制，Hadoop架构模块30有着高容错机制，通过将大的家居信息集分割成小的家居信息块存放到各存储节点中，实现了分布式的存储，具有存储家居信息速度快和安全性高的特点。
此外，本实施例中存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配到各家居信息存储节点50进行存储，有利于存储节点机群40监控每个存储节点的运行状态，使得本实施例设定的家居信息存储机制具有自动检测存储节点的高可靠性。
在一个实施例中，家居信息预处理模块10在对家居信息集中的家居信息进行过滤处理，包括：
(1)对家居信息集中的家居信息进行归一化处理，按照归一化值由小到大的顺序对家居信息进行排序，形成归一化家居信息集，并获取其中的中位数zmed；
(2)对归一化家居信息集中不满足下列条件的家居信息进行剔除处理：
Figure BDA0001602930130000041
式中，zi表示归一化家居信息集中的第i个家居信息的归一化值，
Figure BDA0001602930130000042
为归一化家居信息集的家居信息平均归一化值，
Figure BDA0001602930130000043
为[zmed,zn]中的中位数，其中n为归一化家居信息集的家居信息归一化值个数，
Figure BDA0001602930130000044
为[z1,zmed]中的中位数；
(3)剔除处理完成后，对归一化家居信息集中的各家居信息进行反归一化处理，得到过滤处理后的家居信息集。
本实施例创新性地提出了家居信息的过滤处理机制，将不满足条件的家居信息进行剔除处理，有利于消除家居信息集中的错误家居信息，提高家居信息集中的家居信息精度，且对家居信息集中的家居信息进行过滤处理后，再对家居信息集中的家居信息进行存储处理，有利于减少家居信息的存储量，降低智能变电站云系统中的家居信息存储成本。
在一个实施例中，家居信息存储节点50分为本地存储节点、本地机架存储节点、远程存储节点和随机存储节点。
在一个实施例中，存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配到各家居信息存储节点50进行存储，具体为：
(1)计算各家居信息存储节点50的综合性能，设Sa表示家居信息存储节点50a的综合性能，Sa的计算公式为：
Sa＝x1Yb(a)+x2Ym(a)+x3Yc(a)+x4Y％(a)+x5YN(a)
式中，Yb(a)为家居信息存储节点50a本身的CHU处理能力，Ym(a)为家居信息存储节点50a本身的内存处理能力，Yc(a)为家居信息存储节点50a本身的硬盘输入输出读写能力，Y％(a)为家居信息存储节点50a本身的存储能力，YN(a)为家居信息存储节点50a本身的网络传输能力，x1、x2、x3、x4、x5为设定的权重系数；
(2)在分配前检验各家居信息存储节点50的性能，若家居信息存储节点50的综合性能满足下列条件，则将该家居信息存储节点50视为有效家居信息存储节点50，归入有效家居信息存储节点50集：
Figure BDA0001602930130000051
式中，Pa为家居信息存储节点50a已存储的家居信息量，Pb为家居信息存储节点50b已存储的家居信息量，w为家居信息存储节点50的数量，Sa为家居信息存储节点50a的综合性能，Sb为家居信息存储节点50b的综合性能，k为容忍误差值；
(3)存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配给有效家居信息存储节点50集中合适的有效家居信息存储节点50进行存储。
本实施例存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配到各家居信息存储节点50进行存储时，先对各家居信息存储节点50的综合性能进行校验，将满足条件的家居信息存储节点50视为有效家居信息存储节点50，从而只将家居信息块分配给有效家居信息存储节点50，有利于提高智能变电站云系统在家居信息存储方面的安全性。
在一个实施例中，存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配给有效家居信息存储节点50集中合适的有效家居信息存储节点50进行存储，具体包括：
(1)计算各有效家居信息存储节点50集中各有效家居信息存储节点50的优先级：
(2)按照优先级由大到小的顺序对各有效家居信息存储节点50进行排序，存储节点机群40将接收的多个家居信息块分配给前θ个有效家居信息存储节点50进行存储，其中每个有效家居信息存储节点50存储一个家居信息块，其中θ为家居信息块的数量；
其中，优先级的计算公式为:
Figure BDA0001602930130000061
式中，Hj表示有效家居信息存储节点50集中第j个有效家居信息存储节点50的优先级，Qj-0为所述第j个有效家居信息存储节点50到要存储的家居信息块对应的监测装置的距离，该距离预先设定于存储节点机群40中，ΔQ为设定的距离阈值，f(Qj-0,ΔQ)为判断取值函数，若
Figure BDA0001602930130000062
f(Qj-0,ΔQ)＝1，若
Figure BDA0001602930130000063
f(Qj-0,ΔQ)＝0.5，若Qj-0>ΔQ，f(Qj-0,ΔQ)＝0；
Sj为所述第j个有效家居信息存储节点50的综合性能，Sb为家居信息存储节点50b的综合性能，w为家居信息存储节点50的数量，Pj为所述第j个有效家居信息存储节点50已存储的家居信息量，Pj0为所述第j个有效家居信息存储节点50能够存储的家居信息量。
云环境中家居信息采用分布式存储方式，家居信息存储节点50很多且分布在不同区域，在存储家居信息的过程中，家居信息存储节点50的选择对于存储效率和家居信息的安全性都有重要的影响。本实施例按照自定义的优先级计算公式设定了各有效家居信息存储节点50的优先级，并将接收的多个家居信息块分配给优先级较大的有效家居信息存储节点50进行存储，有利于保障家居信息存储的安全性的前提下提高智能变电站云系统在家居信息存储方面的效率。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种基于云存储的智慧家居系统，其特征是，包括家居智能控制终端以及通过无线方式与所述家居智能控制终端进行数据通信的移动控制终端、安防监控模块、可视门禁模块，所述家居智能控制终端还接入云存储平台，将家居信息存储在所述云存储平台；所述移动控制终端用于获取并显示家居信息并能够控制各个功能模块的工作；所述安防监控模块用于监控家居安防状况并将安防信息发送到所述家居智能控制终端；所述可视门禁模块用于与所述移动控制终端建立视频连接并根据控制指令执行遥控开锁；所述云存储平台包括家居信息预处理模块、服务控制机群、Hadoop架构模块、存储节点机群和多个家居信息存储节点，其中服务控制机群与家居信息预处理模块、Hadoop架构模块、存储节点机群均连接，Hadoop架构模块与家居信息预处理模块、存储节点机群均连接，存储节点机群连接多个家居信息存储节点；所述云存储平台采用分布式存储方式对家居信息进行存储，具体包括：
(1)家居信息预处理模块接收家居智能控制终端发送的家居信息，将设定数量的家居信息作为一个家居信息集，对家居信息集中的家居信息进行过滤处理后获取家居信息集的家居信息相关信息，将家居信息集发送至Hadoop架构模块，并将家居信息相关信息发送给服务控制机群，所述的家居信息相关信息包括家居信息集集中各家居信息的属性信息；
(2)服务控制机群收到所述家居信息相关信息后，将所述家居信息相关信息传送给Hadoop架构模块；
(3)Hadoop架构模块接收到所述家居信息相关信息后，将家居信息集分成多个大小相同的家居信息块后，将该多个家居信息块发送至存储节点机群；
(4)存储节点机群将接收的多个家居信息块分配到各家居信息存储节点进行存储，存储完成后，存储节点机群将家居信息块的属性和存放位置信息发送给服务控制机群，进而由服务控制机群发送给用户；
存储节点机群将接收的多个家居信息块分配到各家居信息存储节点进行存储，具体为：
(1)计算各家居信息存储节点的综合性能，设Sa表示家居信息存储节点a的综合性能，Sa的计算公式为：
Sa＝x1Yb(a)+x2Ym(a)+x3Yc(a)+x4Yr(a)+x5YN(a)
式中，Yb(a)为家居信息存储节点a本身的CHU处理能力，Ym(a)为家居信息存储节点a本身的内存处理能力，Yc(a)为家居信息存储节点a本身的硬盘输入输出读写能力，Yr(a)为家居信息存储节点a本身的存储能力，YN(a)为家居信息存储节点a本身的网络传输能力，x1、x2、x3、x4、x5为设定的权重系数；
(2)在分配前检验各家居信息存储节点的性能，若家居信息存储节点的综合性能满足下列条件，则将该家居信息存储节点视为有效家居信息存储节点，归入有效家居信息存储节点集：
Figure FDA0002581752080000021
式中，Pa为家居信息存储节点a已存储的家居信息量，Pb为家居信息存储节点b已存储的家居信息量，w为家居信息存储节点的数量，Sa为家居信息存储节点a的综合性能，Sb为家居信息存储节点b的综合性能，k为容忍误差值；
(3)存储节点机群将接收的多个家居信息块分配给有效家居信息存储节点集中合适的有效家居信息存储节点进行存储。
2.根据权利要求1所述的一种基于云存储的智慧家居系统，其特征是，还包括与所述家居智能控制终端进行数据通信的智能窗帘模块、智能照明模块、智能家电模块、睡眠监控模块、空气净化模块和语音机器人，所述智能窗帘模块用于根据控制指令执行窗帘智能控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端；所述智能照明模块用于根据控制指令执行智能照明控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端；所述智能家电模块用于根据控制指令执行家电智能控制并将状态信息发送给所述家居智能控制终端；所述睡眠监控模块用于监控人体睡眠生理信息并将该信息发送给所述家居智能控制终端；所述空气净化模块用于检测家居环境参数并发送给所述家居智能控制终端以及根据控制指令开启空气净化操作；所述语音机器人用于智能识别用户语音指令，各个功能模块根据语音指令执行相应操作。
3.根据权利要求1所述的一种基于云存储的智慧家居系统，其特征是，所述可视门禁模块包括安装在门锁上的摄像头，所述摄像头用于获取访客的图像信息并上传至云存储平台。
4.根据权利要求2所述的一种基于云存储的智慧家居系统，其特征是，所述空气净化模块包括物联网模块、微处理器、空气净化装置、温湿度传感器、灰尘传感器、气体传感器和显示模块，其中，所述温湿度传感器用于检测家居环境温湿度信息；所述灰尘传感器用于检测家居环境PM2.5信息；所述气体传感器用于检测家居环境有毒气体信息；所述微处理器用于将家居环境信息通过物联网模块上传至云存储平台以及接收控制指令控制所述空气净化装置的工作；所述显示模块用于显示信息。
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Impact of Processing and Analyzing Healthcare Big Data on Cloud Computing Environment by Implementing Hadoop Cluster;Sreekanth Rallapalli 等;《International Conference on Computational Modeling and Security (CMS2016)》;20161231;全文 *
基于hadoop云平台的智能电网HDFS资源存储技术研究;孟祥萍 等;《电测与仪表》;20141010;全文 *
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